JP4876717B2 - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投射型映像表示装置に係り、特に、光源側の照度分布の偏りを調整する回転調整器を備えることを特徴とする投射型映像表示装置に関する。

３板式投射型映像表示装置においては、色分離された各色光が対応する液晶パネルに至る光路の光学距離（以下、適宜「光路長」いう）が異なり、少なくとも一つの色の光の光路長が他の色光の光路長に較べ長くなる。そこで、光路長が長くなる色の光の光路にリレー光学系を用いて光路長の補正を行っている。

しかし、リレー光学系においては、光源からの出射光が上下・左右に反転しながら進行していくため、リレー光学系を経て液晶パネルに照射される色の光の照度分布とリレー光学系を経ずに液晶パネルに照射される色の光の照度分布とが上下・左右逆転する場合がある。

この際、光源側に照度分布の偏りがある場合には、表示画像に色むらが生じる恐れがある。光源側の照度分布の偏りは種々の要因で生じる。即ち、光源、オプチカルインテグレータにおけるアイレンズや偏光変換素子の位置、形状ばらつきにより、偏光変換素子を射出した光の照度分布が上下左右非対称となる場合がある。

例えば、偏光変換素子が縦長（「縦」とは、矩形形状の液晶パネルの短辺に平行な方向をいう）の開口形状を有している場合には、左右（「左右」とは、矩形形状の液晶パネルの長辺に平行な方向をいう）の照度不均一が発生する頻度が高い。

ここで、青色帯域の光（以下「Ｂ光」という）の光路長と赤色帯域の光（以下、「Ｒ光」という）の光路長及び緑色帯域の光（以下「Ｇ光」という）の光路長が異なるが光源側に照度分布の偏りがなく、表示画像に色むらが発生していない場合は、図６（ａ）に示すように、それぞれの液晶パネル上におけるＲ光、Ｇ光及びＢ光の照度分布の形状はほぼ同一であり、一の色の光の照度の弱い部分に他の色の照度の強い部分が投射されて画像が形成されるということは無く、表示画像に色むらが生じることはない。図６の横軸は、液晶パネルにおける幅方向の位置示し、縦軸は、液晶パネルの幅方向の位置における照度の高さを表すものである。

これに対して、Ｂ光の光路長とＲ光及びＧ光の光路長が異なり、光源側に照度分布の偏りが生じている場合には、図６（ｂ）に示すように、非リレー光学系を通過して液晶パネルに照射されるＲ光及びＧ光の照度分布と、Ｂ光の液晶パネルにおける照度分布は異なるものとなる。そのため、Ｂ光の照度の弱い部分にＲ光、Ｇ光の照度の強い部分が投射され、またＲ光及びＧ光の照度弱い部分にＢ光の照度の強い部分が照射されて表示画像に色むらが生じることとなる。

そこで、リレー光学系を構成するリレーレンズの端部に遮光手段を配置して、Ｂ光の一部を遮光して、Ｂ光の液晶パネルにおける照度分布の形状が、Ｒ光及びＧ光の照度分布と同形にする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２２６８１４号公報

しかし、この場合、図６（ｃ）に示すように、Ｂ光の光量が大幅に低下することになる（遮光前の照度分布を点線、遮光された照度分布を実線で示す）。そのため、色のバランスが崩れ、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光を重ね合わせた白の色目が悪くなるという問題が生じる。

本発明の課題は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、白の色目を劣化させることなく、色むらを低減した投射型映像表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、投射型映像表示装置は、リレー光学系にリレーされる光の色の照度分布を調整することができる回転調整器を備える。

以上のように、本発明によれば、光源側に照度分布の偏りが生じている場合でも白の色目を劣化させることなく、色むらを低減した投射型映像表示装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照して説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではなく、各図において、同一な部分には同一符号を付して、一度説明したものについては、その説明を省略する。

図１は、本実施の形態に係る投射型映像表示装置１の光学系の模式構成図である。ここでは、映像表示素子として、液晶パネルを用いている。

図１に示すように、投射型映像表示装置１の光学系は、基体２に装着された照明光学系４と、色分離光学系６と、リレー光学系８と、２枚のコンデンサレンズ１０，１２と、３枚の液晶パネル１４，１６，１８と、色合成プリズム２０と、投射レンズ２２とを備えている。

そして、これらの光学素子は、基体２に装着されて、光学ユニット２４を構成し、光学ユニット２４は、液晶パネルを駆動する駆動回路（図示せず）や電源回路（図示せず）とともに、図示しない筐体に搭載され、投射型映像表示装置１を構成する。

照明光学系４には、光源としてリフレクタ２８内に収納されたランプ３０が備えられている。リフレクタ２８の形状に制限はないが、ランプ３０を背後側から覆うように配置され、回転放物面形状の反射面を備えている。また、リフレクタ２８の光の出射方向には、円形ないし、多角形の出射開口が形成されている。ランプ３０は、超高圧水銀ランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプ，水銀キセノンランプ，ハロゲンランプ等の白色ランプを用いることができる。

リフレクタ２８から出射される光の出射方向には、第１アレイレンズ３２が配置されており、第一アレイレンズ３２の光出射面側には第２アレイレンズ３４が配置されている。また、第２アレイレンズ３４の光出射面側には、偏光変換素子３６が配置されている。

第１アレイレンズ３２は、照明光軸Ｌの延在する方向から見て液晶パネルとほぼ相似な矩形形状を有する複数のレンズセルがマトリクス（２次元）状に配設されたもので、光源から入射した光を複数のレンズセルで複数の光に分割して、効率よく第２アレイレンズ３４と偏光変換素子３６を通過するように導くようになっている。即ち、第１アレイレンズ３２は、ランプ３０と第２アレイレンズ３４の各レンズセルとが光学的に共役な関係になるように設計されている。

第２アレイレンズ３４は、第１アレイレンズ３２と同様に、一方のレンズ面に照明光軸Ｌの延在する方向から見て矩形形状の複数のレンズセルがマトリクス状に配設されており、第２アレイレンズ３４は、構成するレンズセルそれぞれが対応する第１アレイレンズ３２のレンズセルの形状を液晶パネル１４，１６，１８に投影（写像）するようになっている。

偏光変換素子３６は第２アレイレンズ３４から出射された光を所定の偏光方向に揃えるようになっている。

偏光変換素子３６の光出射面側には、集光レンズ３８が配置されている。第１アレイレンズ３２の各レンズセルと液晶パネル１４，１６，１８とが、光学的に共役な関係になるように設計されているので、第１アレイレンズ３２で複数に分割された光束は、第２アレイレンズ３４と集光レンズ３８によって、液晶パネル１４，１６，１８上に重畳して投影され、実用上問題のないレベルの均一性の高い照度分布の照明が可能となっている。

そして、照明光学系４は、ランプ３０、第１アレイレンズ３２、第２アレイレンズ３４、偏光変換素子３６、及び集光レンズ３８を備え、オプチカルインテグレータは、第１アレイレンズ３２、第２アレイレンズ３４、偏光変換素子３６及び集光レンズ３８がオプチカルインテグレータからなる。

また、偏光変換インテグレータは、第１アレイレンズ３２と第２アレイレンズ３４からなる均一照明行うオプチカルインテグレータと、偏光方向を所定の偏光方向に揃える偏光ビームスプリッタアレイの偏光変換素子３６とを有する。そして、この偏光変換インテグレータにより光源から出射された変更方向がランダムな光を所定偏光方向に揃えながら、液晶パネルを均一照明することが可能となる。

集光レンズ３８の光出射面側には、ダイクロイックミラー４０が配置されている。ダイクロイックミラー４０は、Ｒ光を反射し、Ｇ光、及びＢ光を透過させるようになっている。

ダイクロイックミラー４０により反射されたＲ光の進行方向には、反射ミラー４２が配置されており、反射ミラー４２によって反射されたＲ光の進行方向には、コンデンサレンズ１０が配置されている。コンデンサレンズ１０は、Ｒ光を集光するようになっており、コンデンサレンズ１０光出射面側には、画像表示素子である液晶パネル１４が配置されている。液晶パネル１４の光出射面側には、色合成プリズム２０が配置されている。

また、ダイクロイックミラー４０を透過したＧ光及びＢ光の進行方向には、ダイクロイックミラー４４が配置されている。ダイクロイックミラー４４は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー４４により反射されたＧ光の進行方向には、コンデンサレンズ１２が配置されており、コンデンサレンズ１２のＧ光の出射面側には、液晶パネル１６が配置されている。そして、Ｇ光用の液晶パネル１６の光出射面側には、色合成プリズム２０が配置されている。

ダイクロイックミラー４４を透過したＢ光の進行方向には、第１リレーレンズ４６が配置されている。第１リレーレンズ４６の光出射面側には、反射ミラー４８が配置されている。反射ミラー４８により反射されたＢ光の進行方向には、第２リレーレンズ５０が配置されており、第２リレーレンズ５０の出射面側には、反射ミラー５２が配置されている。反射ミラー５２により反射されたＢ光の進行方向には、第３リレーレンズ５４が配置されている。

第３リレーレンズ５４の光出射面側には、Ｂ光用の液晶パネル１８が配置されており、液晶パネル１８の光出射面側には、色合成プリズム２０が配置されている。色合成プリズム２０は、液晶パネル１４，１６，１８から入光したＲ光、Ｇ光、及びＢ光からカラー画像を合成し、合成したカラー画像を出射するようになっている。色合成プリズム２０のカラー画像出射面側には、例えばズームレンズからなる投射レンズ２２が配置されており、投射レンズ２２は、入射したカラー画像を図示しないスクリーン上に拡大投影するようになっている。

なお、色分離光学系６には、ダイクロイックミラー４０，５２及び反射ミラー４２が備えられており、リレー光学系８には、第１リレーレンズ４６、反射ミラー４８、第２リレーレンズ５０、反射ミラー５２、及び第３リレーレンズ５４を備えられている。

また、投射型映像表示装置１においては、光源から出射された光より、まずＲ光を分離した後に、Ｇ光とＢ光を分離しているが、本発明においては、光源から出射された光を分離する順序に制限はない。光源から出射された光から、まずＧ光またはＢ光を分離した後に、残りの二色の光を分離することとしてもよい。そして、リレーする光は、Ｂ光に限らず、Ｒ光やＧ光であってもよい。

なお、リレー光学系８は、光源からＲ光用の液晶パネル１４までの光学距離（以下、光学距離を「光路長」といい、例えば、Ｒ光の光路長をＲ光路長という）および光源からＧ光用の液晶パネル１６までの光路長（Ｇ光路長）に対して、光源からＢ光用液晶パネルまでの光路長（Ｂ光路長）が長いので、これを補正するためのものである。

また、Ｂ光路上の第１リレーレンズ４６の近傍には、照明光学系４により第１アレイレンズ３２の各レンズセルの像が重畳した仮想液晶表示像Ｖが結像する。この仮想液晶表示像ＶをＢ光用の液晶パネル１８にリレー（写像）するのがリレー光学系８の目的である。すなわち、リレー光学系８の中間レンズである第２リレーレンズ５０は、仮想液晶表示像ＶをＢ光用の液晶パネル１８上に写像する。つまり、仮想液晶表示像Ｖと液晶パネル１８は、物と像の関係にある。

また、リレー光学系８の入射側レンズである第１リレーレンズ４６は、液晶パネル１８上に結像する像の照度が隅々まで均一となるように、仮想液晶表示像Ｖを通過した光を第２リレーレンズ５０に集光する。第２リレーレンズ５０上には第２アレイレンズ３４上に形成された複数のアーク像が形成される。つまり、第２アレイレンズ３４と第２リレーレンズ５０は物と像の関係にある。

また、第１リレーレンズ４６には、回転調整器１５０が設けられている。回転調整器１５０は、第一リレーレンズ４６をレンズ面をＢ光用の液晶パネル２４のパネル面に対して平行な位置から傾けることで照度分布の偏りを調整するものである。

以下において、図２を用いて回転調整器の一例について詳細に説明する。なお、回転調整器は図示例に限定されるものではなく、回転調整器１５０は、第１リレーレンズ４６を保持したホルダ１５２をＹ軸回りに回転させるものであり、Ｘ軸方向の照度分布の偏りある場合の色むら低減するためのものである。また照度分布の偏りは、偏光変換インテグレータの偏光変換素子３６の入射側遮光部（図示せず）で入射光がけられることでＸ軸方向に照度分布の偏りが生じているものとする。

また、ここで用いる直交座標系は、照明光軸Ｌの延在する方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸に直交する面内で、重力方向と平行な方向をＹ軸方向とする。そして、Ｚ軸に直交する面内で、Ｙ軸方向と直行する方向をＸ軸方向とする。以下において用いる直交座標系もここで用いる直交座標系と同様のものとする。

図２（ａ）に示す回転調整器１５０には、第１リレーレンズ４６が取り付けられた平板状のホルダ１５２が備えられている。ホルダ１５２には、第１リレーレンズ４６の側縁部が保持されて取り付けられており、ホルダ１５２の厚みは第１リレーレンズ４６の両レンズ面の間の厚みより薄くなっている。

ホルダ１５２のＹ軸方向側の端面には、円柱状のピン１５４が設けられている。これに対して、基体２には、図２（ｂ）に示すように、ホルダ１５２を挿入するための溝１５６が形成されており、溝１５６には、ピン１５４を挿入するための挿入穴１５８が形成されている。そして、ホルダ１５２は、ピン１５４を挿入穴１５８に挿入させて溝１５６に挿入されている。

挿入穴１５８は、ピン１５４よりも大きく形成されているため、ホルダ１５２はピン１５４を軸に、即ち、Ｙ軸を回転軸として回転自在となっている。

また、図２（ｃ）に示すように、ホルダ１５２には、Ｘ軸方向に突出した平板部１６０が設けられており、平板部１６０には、それぞれ開口部１６２が形成されている。開口部１６２はそれぞれ、ピン１５４の回転軸を通るＹ軸上に中心点を持つ円の円弧の形状に形成されている。

また、図２（ａ）に示すように、基体２には、開口部１６２に対応するネジ穴１６４が形成されており、開口部１６２をそれぞれ貫通したネジ１５５をネジ穴１６４に螺合させることでホルダ１５２を基体２に固定するようになっている。また、開口部１６２は、ピン１５４の中心軸を通るＹ軸上に中心点を持つ円の円弧として形成されているので、図２（ｄ）に示すように、ホルダ１５２は、ピン１５４を回転軸としてネジ１６６によりホルダ１５２をネジ１６６が開口部１６２の範囲内において、第１リレーレンズ４６の照明光軸Ｌに対する傾斜角度を調整して固定することができるようになっている。

次に、Ｙ軸方向の照度分布の偏りある場合の色むら低減するための回転調整器の一例について図３を用いて説明する。回転調整器１５０と共通する部分については、説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、回転調整器１７０には、平板状のホルダ１７２が備えられている。ホルダ１７４のＸ軸方向に位置する一方の端面には、円柱状のピン１７４が設けられている。

これに対して、基体２には、図３（ｂ）に示すようにホルダ１７２を挿入するための溝１７６が形成されており、溝１７６には、ピン１７４を挿入するための挿入穴１７８が形成されている。そして、ホルダ１７２は、ピン１７４を挿入穴１７８に挿入させて溝１７６に挿入されている。挿入穴１７８は、ピン１７４よりも大きく形成されているため、ホルダ１５２はピン１７４を軸に、即ち、Ｘ軸を回転軸として回転自在となっている。

また、図３（ｃ）に示すように、ホルダ１７４には、Ｙ軸方向に突出した平板部１８０，１８０が設けられており、平板部１８０には、それぞれ開口部１８２が形成されている。開口部１８２はそれぞれ、ピン１７４の回転軸を通るＸ軸上に中心点を持つ円の円弧の形状に形成されている。

また、図３（ａ）に示すように、基体２には、開口部１８２に対応するネジ穴１８４が形成されており、開口部１８２をそれぞれ貫通したネジ１８６をネジ穴１８４に螺合させることでホルダ１７４を基体２に固定するようになっている。また、開口部１８２は、ピン１７４の中心軸を通るＸ軸上に中心点を持つ円の円弧として形成されているので、図３（ｄ）に示すようにホルダ１７２は、ピン１７４を回転軸としてネジ１８６によりホルダ１７２をネジ１８６が開口部１８２の範囲内において、第１リレーレンズ４６の照明光軸Ｌに対する傾斜角度を調整して固定することができるようになっている。

次に、第一リレーレンズ４６を回転調整してＢ光の照度分布の偏りを調整する原理について、Ｘ軸方向に照度分布の偏りがある場合を例に説明する。

ここでは、例えば、偏光変換インテグレータの偏光変換素子３６の入射側遮光部（図示せず）で入射光がけられて生じる、Ｘ軸方向の照度分布の偏りがあるものとして説明する。

図４及び図５は、リレー光学系の第１リレーレンズ４６からＢ光用の液晶パネル１８までの要部構成図を拡大し、直線的に表した照明光軸Ｌを含むＸＺ断面図である。図４（ａ）は、第１リレーレンズ４６をレンズ面が照明光軸Ｌに対して直交するように配置した場合を示す光線図であり、図５（ａ）は、第１リレーレンズ４６を照明光軸Ｌ上のＹ軸回りに回転させた場合を示す光線図である。

図４において、第１リレーレンズ４６に入射した光は、第１リレーレンズ４６で集光され、第２リレーレンズ５０近傍に焦点を結ぶ。第２リレーレンズ５０を通過後、発散した光線は、第３リレーレンズ５４で照明光軸Ｌに平行となり、液晶パネル１８に入射する。第２リレーレンズ５０は、第１リレーレンズ４６の近傍にできた仮想液晶表示像Ｖの照度がＸ軸方向において均一な像を、液晶パネル１８上に写像する役目を果たしている。

ここで、第１リレーレンズ４６面近傍にできる液晶パネルに相似な矩形形状の仮想液晶表示像Ｖ面上の照明光軸Ｌを含むＸＺ断面における任意の点をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとする。そして、矩形形状の仮想液晶表示像Ｖ面上で、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥからＸ軸に平行に伸ばした直線で分割される領域の符号を、それぞれＧ_ＡＢ，Ｇ_ＢＣ，Ｇ_ＣＤ，Ｇ_ＤＥと表すものとする。例えばＧ_ＡＢは点Ａと点Ｂの間の領域を表す。また、領域Ｇ_ＡＢ，Ｇ_ＢＣ，Ｇ_ＣＤ，Ｇ_ＤＥに含まれる光量をそれぞれ、符号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4で表すものとする。また、仮想液晶表示像Ｖ面上の各点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを通過した光線が、液晶パネル２４と交わる点を、図４（ａ）においては各々Ａ'，Ｂ'，Ｃ'，Ｄ'，Ｅ'とし、図５（ａ）においては各々Ａ''，Ｂ''，Ｃ''，Ｄ''，Ｅ''とする。

ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＥ間の距離が等しいとすると、図４（ｂ）に示す照度分布のように仮想液晶表示像Ｖ面上の照度分布は均一であるから、光量Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4はそれぞれ等しくなる。従って、領域Ｇ_ＡＢ，Ｇ_ＢＣ，Ｇ_ＣＤ，Ｇ_ＤＥの各照度の関係は、図４（ｂ）で示すようになり、数１で表すことができる。

Ｆ1÷Ｓ_ＡＢ＝Ｆ2÷Ｓ_ＢＣ＝Ｆ3÷Ｓ_ＣＤ＝Ｆ4÷Ｓ_ＤＥ ・・・（数１）
但し、Ｓ_ＡＢ，Ｓ_ＢＣ，Ｓ_ＣＤ，Ｓ_ＤＥはそれぞれ領域Ｇ_ＡＢ，Ｇ_ＢＣ，Ｇ_ＣＤ，Ｇ_ＤＥの面積を表す。

第１リレーレンズ４６のレンズ面が照明光軸Ｌに対して傾いていない場合、Ａ'Ｂ'，Ｂ'Ｃ'，Ｃ'Ｄ'，Ｄ'Ｅ'間の距離は等しく、また、光量Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4もそれぞれ等しいため、液晶パネル上の照度分布も均一となる。従って、領域Ｇ_ＡＢ，Ｇ_ＢＣ，Ｇ_ＣＤ，Ｇ_ＤＥに対応した液晶パネル上における領域Ｇ_Ａ'Ｂ'，Ｇ_Ｂ'Ｃ'，Ｇ_Ｃ'Ｄ'，Ｇ_Ｄ'Ｅ'の各照度は、図４（ｃ）に示すようになり、数２で表すことができる。但し、領域Ｇ_Ａ'Ｂ'，Ｇ_Ｂ'Ｃ'，Ｇ_Ｃ'Ｄ'，Ｇ_Ｄ'Ｅ' の面積をＳ_Ａ'Ｂ'，Ｓ_Ｂ'Ｃ'，Ｓ_Ｃ'Ｄ'，Ｓ_Ｄ'Ｅ'で示す。

Ｆ1÷Ｓ_Ａ'Ｂ'＝Ｆ2÷Ｓ_Ｂ'Ｃ'＝Ｆ3÷Ｓ_Ｃ'Ｄ'＝Ｆ4÷Ｓ_Ｄ'Ｅ' ・・・（数２）
なお、図４（ｂ）のグラフの横軸は、仮想液晶表示像Ｖ面上のＸ軸方向における位置を意味し、縦軸は仮想液晶表示像Ｖ面上のＸ軸方向の位置における照度の高さを示す。また、図４（ｃ）のグラフの横軸は、液晶パネル１８のＸ軸方向における位置を意味し、縦軸は液晶パネル１８のＸ軸方向の位置における照度の高さを示す。

次に、第１リレーレンズ４６のレンズ面を照明光軸Ｌに対して傾けた場合の照度分布を表す。第１リレーレンズ４６を図５（ａ）のように傾けた場合、
ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＥ間の距離は等しいため、図５（ｂ）に示す照度分布のように仮想液晶表示像Ｖ面上の照度分布は均一であるが、距離Ａ''Ｂ''， Ｂ''Ｃ''， Ｃ''Ｄ''， Ｄ''Ｅ''は等しくなく、Ａ''Ｂ''＞Ｂ''Ｃ''＞Ｃ''Ｄ''＞Ｄ''Ｅ''となる。光量Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4は全て等しいため、液晶パネル上の照度分布は数３で示すことができ、図５（ｃ）の照度分布のような不均一な分布となる。但し、領域Ｇ_Ａ''Ｂ''，Ｇ_Ｂ''Ｃ''，Ｇ_Ｃ''Ｄ''，Ｇ_Ｄ''Ｅ'' の面積をＳ_Ａ''Ｂ''，Ｓ_Ｂ''Ｃ''，Ｓ_Ｃ''Ｄ''，Ｓ_Ｄ''Ｅ''で示す。

Ｆ1÷Ｓ_Ａ''Ｂ''＜Ｆ2÷Ｓ_Ｂ''Ｃ''＜Ｆ3÷Ｓ_Ｃ''Ｄ''＜Ｆ4÷Ｓ_Ｄ''Ｅ'' ・・・（数３）
なお、図５（ｂ）のグラフの横軸は、仮想液晶表示像Ｖ面上のＸ軸方向における位置を意味し、縦軸は仮想液晶表示像Ｖ面上のＸ軸方向の位置における照度の高さを示す。また、図５（ｃ）のグラフの横軸は、液晶パネル１８のＸ軸方向における位置を意味し、縦軸は液晶パネル１８のＸ軸方向の位置における照度の高さを示す。

そこで、第１リレーレンズ４６を照明光軸Ｌに対して傾斜させることで、液晶パネル１８に投影される光の照度分布の勾配を調整することができる。つまり、ランプ光源のばらつき等で、Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4の光量が不均一となって色むらが生じても、第１リレーレンズ４６を照明光軸Ｌ上のＹ軸回りに回転させて、所定方向に傾けることで、光量を減らすことなく、Ｂ光の照度分布の形状をＲ光，Ｇ光の照度分布の形状と同じになるように補正することが可能となり、色むらを低減できる。

上述したように第１リレーレンズ４６を回転調整することで、光量の低下させることなく、色のバランスを保つことができ、白の色目を劣化させることなく、色むらを低減できる。

なお、以上においては、左右方向、及び上下方向に照度分布の偏りがある場合について説明したが、本発明はこれらの方向に照度分布の偏りがある場合に限定されず、Ｙ軸方向とＸ軸方向の中間方向に照度分布の偏りがある場合にも適用することができる。

Ｙ軸方向とＸ軸方向の中間方向に照度分布の偏りがある場合には、偏りがある方向と直行する方向に回転軸が位置するように回転調整器を設置すればよい。

次に本実施の形態に係る投射型映像表示装置１の作用について説明する。なお、以下においては、Ｘ軸方向に照度分布の偏りに起因する色むらが発生している色むらを低減するものとする。

投射型映像表示装置１の電源を投入すると、ランプ３０から出射された光は、リフレクタ２８の反射面に反射して第１アレイレンズ３２に照射される。第１アレイレンズ３２に照射された光は、第１アレイレンズ３２の複数のレンズセルで複数の光に分割された後に第２アレイレンズ３４に照射される。第２アレイレンズ３４に照射された光は、第２アレイレンズ３４の複数のレンズセルを透過した後に、偏光変換素子３６に照射される。

偏光変換素子３６に照射された光は、所定の方向に変更方向が揃えられた後に、集光レンズ３８に照射される。集光レンズ３８に照射された光は、集光された後にダイクロイックミラー４０に照射される。ダイクロイックミラー４０に照射された光のうち、Ｒ光は反射され、Ｇ光及びＢ光は透過する。

ダイクロイックミラー４０に反射したＲ光は、反射ミラー４２により反射された後にコンデンサレンズ１０に照射される。コンデンサレンズ１０により集光されえたＲ光は、液晶パネル１４に照射され、液晶パネル１４透過したＲ光は色合成プリズム２０に入射する。

一方、ダイクロイックミラー４０を透過したＧ光及びＢ光はダイクロイックミラー４４に照射される。ダイクロイックミラー４４に照射されたＧ光及びＢうち、Ｇ光はダイクロイックミラー４４に反射され、Ｂ光は、ダイクロイックミラー４４を透過する。ダイクロイックミラー４４に反射したＧ光は、コンデンサレンズ１２に照射され、集光された後に液晶パネル１６に照射される。液晶パネル１６に照射され、液晶パネル１６を透過したＧ光は、色合成プリズム２０に照射される。

ダイクロイックミラー４４を透過したＢ光は、第１リレーレンズ４６に照射される。第１リレーレンズ４６は、予め回転調整器１５０を調整して第１リレーレンズ４６を照明光軸Ｌに対して所定角度傾斜させておく。

即ち、回転調整器１５０により第１リレーアレイ３２の照明光軸Ｌに対して傾斜させなかった場合のスクリーン上の照度分布が図５（ｂ）のように、Ｂ光の照度分布がＲ光及びＧ光の照度分布と左右逆の照度分布を持つ場合に、回転調整器１５０を調整して第１リレーレンズ４６を照明光軸Ｌに対して所定の角度傾斜させる。そして、Ｂ光の照度分布がスクリーン上に投影された際に、図５（ａ）に示すように、Ｂ光の照度分布とＲ光及びＧ光の照度分布が同様になるように、ホルダ１５２を回転させて第１リレーレンズ４６の照明光軸Ｌに対する傾斜角度を定めた後にネジ１６６によりホルダの位置を固定しておく。

上述したように照明光軸Ｌに対して所定角度傾斜した第１リレーレンズ４６において照度分布を調整され、第１リレーレンズ４６を透過したＢ光は、第２リレーレンズ５０近傍に集光された後、第２リレーレンズを通過後、発散しながら第３リレーレンズ５４に照射される。第３リレーレンズ５４に照射されたＢ光は、第３リレーレンズ５４で照明光軸Ｌに平行とされた後に、液晶パネル１８に照射され、液晶パネル１８を透過したＢ光は、色合成プリズム２０に入射する。

液晶パネルを透過したＲ光，Ｇ光，Ｂ光は、色合成素子である色合成プリズム２０によってカラー映像として合成された後、投射レンズ２２を通過し、図示しないスクリーンに到達する。液晶パネル１４，１６，１８上に光強度変調で形成された光学像は、投射レンズ２２によりスクリーン上に拡大投影される。

以上のように、本実施の形態に係る投射型映像表示装置１によれば、照度分布の偏りがあっても、リレー光学系の入射側レンズである第１リレーレンズを、回転調整器１５０で、照明光軸Ｌに対して所定角度傾斜させること、即ち、所定の方向に回転調整することにより、液晶パネル１８に投射される光の照度分布を調整して白の色目の劣化を防ぎながら照度分布の偏りに起因する色むらを低減することができる。

本実施の形態に係る投射型映像表示装置の光学系の模式構成図である。 第１リレーレンズの回転調整器の要部をＺ軸方向から見た正面図である。 第１リレーレンズの回転調整器の要部をＹ軸方向から見た上面図である。 第１リレーレンズを装着する部分の光学ユニットの要部をＹ軸方向から見た上面図である。 光学ユニットに装着した回転調整器をＹ軸方向から見た上面図である。 第１リレーレンズの回転調整器の要部をＺ軸方向から見た正面図である。 第１リレーレンズの回転調整器の要部をＸ軸方向から見た側面図である。 第１リレーレンズを装着する部分の光学ユニットの要部をＸ軸方向から見た側面図である。 光学ユニットに装着した回転調整器をＸ軸方向から見た側面図である。 （ａ）は、第一リレーレンズのレンズ面が照明光軸に対して直行するように配置した場合の要部概略図及びその場合の照度分布を表す図であり、（ｂ）は、仮想液晶表示像面上の照度分布を表す図であり、（ｃ）は、液晶パネル上の照度分布を表す図である。 （ａ）は、第一リレーレンズのレンズ面を照明光軸に対して所定角度傾斜させた状態を表す要部概略図であり、（ｂ）は、仮想液晶表示像面上の照度分布を表す図であり、（ｃ）は、液晶パネル上の照度分布を表す図である。 （ａ）は、光源側に照度分布の偏りが生じていない場合の各色光の照度分布の状態を表した図であり、（ｂ）は、光源側に照度分布の偏りが生じている場合の照度分布の状態を表した図であり、（ｃ）は、光源側に照度分布の偏りが生じている場合にＢ光の一部を遮光して照度分布の偏りを調整した場合の照度分布の状態を表した図である。

符号の説明

１…投射型映像表示装置、２…基体、４…照明光学系、６…色分離光学系、８…リレー光学系、１０…コンデンサレンズ、１２…コンデンサレンズ、１４…液晶パネル、１６…液晶パネル、１８…液晶パネル、２０…色合成プリズム、２２…投射レンズ、２４…光学ユニット、２８…リフレクタ、３０…ランプ、３２…第一アレイレンズ、３４…第２アレイレンズ、３６…偏光変換素子、３８…集光レンズ、４０…ダイクロイックミラー、４２…反射ミラー、４４…ダイクロイックミラー、４６…第一リレーレンズ、４８・・・反射ミラー、５０…第２リレーレンズ、５２…反射ミラー、５４…第３リレーレンズ、１５０…回転調整器、１５２…ホルダ、１５４…ピン、１５６…溝、１５８…挿入穴、１６０…平板部、１６２…開口部、１６４…ネジ穴、１６６…ネジ、１７０…回転調整器、１７２…ホルダ、１７４…ピン、１７６…溝、１７８…挿入穴、１８０…平板部、１８２…開口部、１８４…ネジ穴、１８６…ネジ

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光の照度分布を均一化するオプチカルインテグレータと、
   前記オプチカルインテグレータから出射された光を複数の光に分離する色分離光学系と、
   リレーレンズを有し、前記リレーレンズに前記光源から出射された光の照明光軸に対する傾斜角度を調整する回転調整器が備えられた前記色分離光学系において分離された光をリレーするリレー光学系と、
   を備えることを特徴とする投射型映像表示装置。
2. 前記リレー光学系は、複数のリレーレンズを有するとともに、前記回転調整器は、前記複数のリレーレンズのうち前記光源からの光路長が最も短い位置に配置されたリレーレンズに備えられていることを特徴とする請求項１に記載の投射型映像表示装置。
3. 前記回転調整器は、Ｘ軸回りまたはＹ軸周りに回転することを特徴とする請求項１に記載の投射型映像表示装置。
4. 光源と、
   前記光源から出射された光の照度分布を均一化するオプチカルインテグレータと、
   前記オプチカルインテグレータから出射された光を複数の光に分離する色分離光学系と、
   リレーレンズを有し、前記リレーレンズを保持するホルダと、前記ホルダを回転させて照明光軸に対する前記リレーレンズの傾斜角度を調整する回転調整器が備えられた前記色分離光学系において分離された光をリレーするリレー光学系と、
   を備えることを特徴とする投射型映像表示装置。
5. 前記リレー光学系は複数のリレーレンズを有するとともに、前記回転調整器は前記複数のリレーレンズの内前記光源からの光路長が最も短い位置に配置されたリレーレンズに備えられていることを特徴とする請求項４に記載の投射型映像表示装置。
6. 前記回転調整器は、Ｘ軸回りまたはＹ軸回りに回転することを特徴とする請求項４に記載の投射型映像表示装置。
7. ランプ光源と、前記ランプ光源の出射光を反射するリフレクタと、
   前記リフレクタで反射した光の照度分布を均一にするオプチカルインテグレータと、
   前記オプチカルインテグレータから射出した光を複数の光に分離する色分離光学系と、
   色分離光学系で分離した複数色の光をそれぞれ変調する映像表示素子と、
   前記映像表示素子から射出した光を合成する色合成素子と、
   前記映像表示素子で形成された光学像を拡大して投影する投射レンズと、を有する投射型映像表示装置において、
   前記色分離光学系により分離された少なくとも１つの光の光路上に、映像表示素子に光を導くための、第１リレーレンズ及び第２リレーレンズを有し、前記第１リレーレンズが回転調整器を有することを特徴とする投射型映像表示装置。
8. 前記光源から前記第１リレーレンズまでの光路長は、前記光源から前記第２リレーレンズまでの光路長よりも短いことを特徴とする請求項７に記載の投射型映像表示装置。
9. 前記回転調整器は、Ｘ軸回りまたはＹ軸回りに回転することを特徴とする請求項７に記載の投射型映像表示装置。
   

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